« Je tenais à ce que le film soit parfaitement crédible. Nous avions besoin du concours actif de la NASA pour reproduire au mieux les circonstances exactes du lancement. C'est un processus complexe qui demande une planification rigoureuse et une excellente coordination. Sa simulation pour les besoins d'un tournage est sans doute encore un peu plus ardue, mais l'agence s'est donnée à fond. Le résultat m'a comblé. »
Dirigé par Robert Benton (Billy Bathgate, 1991), Ridley Scott (1492, 1992), Ron Howard (Apollo 13, 1995), Wim Wenders (The end of violence, 1997) et Andrew Niccol (Bienvenue à Gattaca, id.), Loren a également joué dans Le patchwork de la vie (Jocelyn Moorhouse, 1995) et Ennemi d'Etat (Tony Scott, 1998).
Découverte dans Miller's Crossing (Joel Coen, 1990), Marcia Gay Harden a notamment joué dans Safe passage (Robert Allan Ackerman, 1994), Flubber (Les Mayfield, 1997), L'enjeu (Barbet Schroeder, 1998) et Rencontre avec Joe Black (Martin Brest, id.).
Outre sa prestation dans Babe (Chris Noonan, 1995) et Babe-Le Cochon dans la Ville (George Miller, 1998), James Cromwell est notamment apparu dans Romeo is Bleeding (Peter Medak, 1993), L'Effaceur (Chuck Russell, 1996), Larry Flynt (Milos Forman, 1996), L.A. Confidential (Curtis Hanson, 1997) et Le ligne verte (Frank Darabont, 1999).
Les extérieurs du film ont été tournés dans la périphérie de Los Angeles.
Le Johnson Space Center de Houston (Texas) et le Kennedy Space Center de Cap Canaveral (Floride) ont accueilli les scènes d'intérieur, dans la seconde partie du film.
Space Cowboys est présenté à la fois au Festival de Venise (du 30 août au 9 septembre 2000) et au Festival de Deauville (du 1er au 10 septembre 2000).
Pour créer l'impression d'apesanteur à l'écran, l'équipe du film a opté pour des méthodes assez peu orthodoxes, comme le confirme Tommy Lee Jones : « Ici, nous avons utilisé tous les trucs possibles et imaginables. On nous a harnachés et accrochés au plafond, on nous a poussés sur des tabourets à roulettes, on a fait voler dans les airs divers objets suspendus à des filins translucides, etc. Tous ces procédés mécaniques, combinés à une abondance de mouvements de caméra, ont «fait la blague» dans 80% des cas. »
Pour les 20% restants, Clint Eastwood a eu recours aux effets spéciaux de ILM (Industrial Light & Magic) associés à des procédés plus traditionnels, comme les modèles réduits.
« L'équipe Daedalus réunit d'authentiques précurseurs. En franchissant le mur du son et en s'élevant jusque dans la stratosphère, des pionniers de l'aviation moderne comme Chuck Yeager ont aussi ouvert la voie à la conquête spatiale. Mais ils n'ont pu participer à cette grande aventure. Alors qu'ils étaient fin prêts et que le monde entier s'attendait à les voir partir dans l'espace, ils furent remplacés… par un singe ! »